JP5950062B2 - バルブステムシール - Google Patents
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Description
本発明は、バルブステムとバルブステムガイドとの間をシールするバルブステムシールに関する。
内燃機関における吸排気弁機構には、バルブステムとバルブステムガイドとの間をシールするバルブステムシールが設けられている。一般的に、バルブステムシールは、バルブステムガイドに固定される補強環と、この補強環に一体成形等により取り付けられる弾性体製のシール本体とから構成される。そして、バルブステムガイドに設けられた係止凹部に係止される係止凸部が、補強環に設けられた技術が知られている。このような技術の一例について、図３を参照して説明する。図３は従来例に係るバルブステムシールの使用時の状態を示す一部破断断面図である。なお、図３は、吸排気弁機構のうちバルブステムシールが設けられている付近を示している。そして、図３においては、図中左側の一部を破断した状態を示している。
吸排気弁機構は、シリンダヘッド２００に設けられている。そして、吸排気弁機構は、バルブステム３００と、バルブステム３００の軸方向の運動をガイドするバルブステムガイド４００と、バルブを閉じるためのスプリング５００と、バルブステム３００とバルブステムガイド４００との間をシールするバルブステムシール７００とを備えている。
バルブステムシール７００は、金属や樹脂からなる補強環７１０と、補強環７１０に一体成形等により取り付けられる弾性体製のシール本体７２０と、シール本体７２０を内周面側に向かって押圧するガータスプリング７３０とから構成される。そして、補強環７１０には、バルブステムガイド４００に設けられた係止凹部４１０に係止される係止凸部７１２が設けられている。この従来例においては、図示のように、補強環７１０に逆Ｕ字形状のスリット７１１が設けられている。そして、このスリット７１１の内側の部分が径方向内側に折り曲げられることで係止凸部７１２が形成されている。そして、この係止凸部７１２の先端が、係止凹部４１０における側面４１１に対して突き当たることで、補強環７１０がバルブステムガイド４００から外れてしまうことを防止することができる。
しかしながら、この従来例に係る係止凸部７１２は、構造上、それほど強度が高くない。そのため、バルブステム３００とバルブステムガイド４００の先端とシール本体７２０とにより形成される密閉空間Ｋ内の圧力が高くなることにより、係止凸部７１２の先端が強く押されて、係止凸部７１２が破損してしまうおそれがある。これにより、シール本体７２０がバルブステムガイド４００の先端から離れてしまい、シール性が損なわれるおそれがある。
また、補強環に対して周方向に直線状に伸びる２つのスリットが設けられて、これらのスリット間の部分が径方向内側に折り曲げられることで係止凸部が設けられる技術も知られている（特許文献１参照）。この技術においては、係止凸部の強度を高くすることができるものの、補強環をバルブステムガイドに装着する際に係止凸部がバルブステムガイドの先端に引っ掛かりやすく作業性が悪いという問題がある。
本発明の目的は、補強環のバルブステムガイドへの装着作業性に優れ、かつ補強環をバルブステムガイドに対して安定的に固定可能とするバルブステムシールを提供することにある。
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
すなわち、本発明のバルブステムシールは、
バルブステムと、該バルブステムの軸方向の運動をガイドするバルブステムガイドとの間をシール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に取り付けられる筒状部と、該筒状部の先端から径方向内側に向かって伸びる内向きフランジ部とを有する補強環と、
前記内向きフランジ部の先端に取り付けられ、かつ前記バルブステムの外周面に摺動自在に密着する弾性体製のシール本体と、
を備え、
前記補強環は、前記内向きフランジ部とは反対側から前記バルブステムガイドに対して前記筒状部を嵌合させることにより該バルブステムガイドに装着されると共に、
前記筒状部には、周方向に直線状に伸びるスリットと、該スリットを介して前記内向きフランジ部とは反対側に設けられ、前記バルブステムガイドに形成された係止凹部に係止される係止凸部とが設けられており、
前記係止凸部は、前記スリットを介して前記内向きフランジ部とは反対側から前記スリットに至る位置まで徐々に径方向内側に向かって凹む湾曲部により構成されていることを特徴とする。
バルブステムと、該バルブステムの軸方向の運動をガイドするバルブステムガイドとの間をシール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に取り付けられる筒状部と、該筒状部の先端から径方向内側に向かって伸びる内向きフランジ部とを有する補強環と、
前記内向きフランジ部の先端に取り付けられ、かつ前記バルブステムの外周面に摺動自在に密着する弾性体製のシール本体と、
を備え、
前記補強環は、前記内向きフランジ部とは反対側から前記バルブステムガイドに対して前記筒状部を嵌合させることにより該バルブステムガイドに装着されると共に、
前記筒状部には、周方向に直線状に伸びるスリットと、該スリットを介して前記内向きフランジ部とは反対側に設けられ、前記バルブステムガイドに形成された係止凹部に係止される係止凸部とが設けられており、
前記係止凸部は、前記スリットを介して前記内向きフランジ部とは反対側から前記スリットに至る位置まで徐々に径方向内側に向かって凹む湾曲部により構成されていることを特徴とする。
本発明によれば、補強環に設けられた係止凸部は、内向きフランジ部とは反対側から、周方向に直線状に伸びるスリットに至る位置まで徐々に径方向内側に向かって凹む湾曲部により構成されている。従って、係止凸部の強度を、逆Ｕ字形状のスリットの内側の部分が径方向内側に折り曲げられることで形成される係止凸部に比べて高くすることができる。また、バルブステムガイドに対して筒状部を嵌合させる際には、係止凸部はスリット側の端部が径方向外側に撓むように変形可能なため、補強環の装着作業性が損なわれることもない。
前記補強環は金属により構成されており、
前記係止凸部は、前記補強環の筒状部に前記スリットを形成しておき、該スリットを介して前記内向きフランジ部とは反対側を径方向内側に凹ませる折り曲げ加工が施されることにより形成されるとよい。
前記係止凸部は、前記補強環の筒状部に前記スリットを形成しておき、該スリットを介して前記内向きフランジ部とは反対側を径方向内側に凹ませる折り曲げ加工が施されることにより形成されるとよい。
これにより、係止凸部を容易に形成させることができる。なお、本発明においては、スリットは周方向に直線状に伸びる形状であるので、逆Ｕ字形状のスリットを形成する場合に比べてスリットを容易に形成することができる。また、一つの係止凸部に対して一つのスリットを形成すればよいので、加工工数も少なくて済む。
以上説明したように、本発明によれば、補強環のバルブステムガイドへの装着作業性に優れ、かつ補強環をバルブステムガイドに対して安定的に固定することができる。
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例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。
（実施例）
図１及び図２を参照して、本発明の実施例に係るバルブステムシールについて説明する。図１は本発明の実施例に係るバルブステムシールの使用時の状態を示す一部破断断面図である。なお、図１は、吸排気弁機構のうちバルブステムシールが設けられている付近を示している。そして、図１においては、図中左側の一部を破断した状態を示している。図２は本発明の実施例に係る補強環の模式的断面図である。図２は図１中の補強環においてＡＡ断面図に相当する。
図１及び図２を参照して、本発明の実施例に係るバルブステムシールについて説明する。図１は本発明の実施例に係るバルブステムシールの使用時の状態を示す一部破断断面図である。なお、図１は、吸排気弁機構のうちバルブステムシールが設けられている付近を示している。そして、図１においては、図中左側の一部を破断した状態を示している。図２は本発明の実施例に係る補強環の模式的断面図である。図２は図１中の補強環においてＡＡ断面図に相当する。
＜吸排気弁機構の概略構成＞
図１を参照して、吸排気弁機構の概略構成について説明する。吸排気弁機構は、シリンダヘッド２００に設けられている。そして、吸排気弁機構は、バルブステム３００と、バルブステム３００の軸方向の運動をガイドするバルブステムガイド４００と、バルブを閉じるためのスプリング５００と、バルブステム３００とバルブステムガイド４００との間をシールするバルブステムシール１００とを備えている。
図１を参照して、吸排気弁機構の概略構成について説明する。吸排気弁機構は、シリンダヘッド２００に設けられている。そして、吸排気弁機構は、バルブステム３００と、バルブステム３００の軸方向の運動をガイドするバルブステムガイド４００と、バルブを閉じるためのスプリング５００と、バルブステム３００とバルブステムガイド４００との間をシールするバルブステムシール１００とを備えている。
バルブステムガイド４００には、バルブステムシール１００を構成する補強環１１０がバルブステムガイド４００から外れてしまうことを防止するための係止凹部４１０が設けられている。この係止凹部４１０の図中上部側の側面４１１は、軸線方向に対して垂直な面となっている。なお、「軸線方向」とは、バルブステム３００の中心軸線方向を意味する（以下、同様）。
＜バルブステムシールの全体構成＞
特に、図１を参照して、バルブステムシール１００の全体構成について説明する。バルブステムシール１００は、金属や樹脂からなる補強環１１０と、補強環１１０に一体成形等により取り付けられる弾性体製のシール本体１２０と、シール本体１２０を内周面側に向かって押圧するガータスプリング１３０とから構成される。
特に、図１を参照して、バルブステムシール１００の全体構成について説明する。バルブステムシール１００は、金属や樹脂からなる補強環１１０と、補強環１１０に一体成形等により取り付けられる弾性体製のシール本体１２０と、シール本体１２０を内周面側に向かって押圧するガータスプリング１３０とから構成される。
補強環１１０は、バルブステムガイド４００に取り付けられる筒状部１１０Ａと、筒状部１１０Ａの先端から径方向内側に向かって伸びる内向きフランジ部１１０Ｂとを有する。なお、バルブステムガイド４００は略円筒形状であり、筒状部１１０Ａも略円筒形状である。このように構成される補強環１１０は、内向きフランジ部１１０Ｂとは反対側からバルブステムガイド４００に対して筒状部１１０Ａを嵌合させることによりバルブステムガイド４００に装着される。
シール本体１２０は、内向きフランジ部１１０Ｂの先端に取り付けられている。また、シール本体１２０は、バルブステム３００の外周面に摺動自在に密着する第１シールリップ１２１と、バルブステムガイド４００の先端に密着する第２シールリップ１２２とを備えている。そして、第１シールリップ１２１の外周面にガータスプリング１３０が装着されることにより、第１シールリップ１２１は、内周面側に向かって押圧され、バルブステム３００の外周面に密着した状態が維持される。
＜補強環＞
図１及び図２を参照して、補強環１１０について、より詳細に説明する。補強環１１０の筒状部１１０Ａには、周方向に直線状に伸びるスリット１１１と、スリット１１１を介して内向きフランジ部１１０Ｂとは反対側に設けられる係止凸部１１２とが設けられている。この係止凸部１１２は、バルブステムガイド４００に形成された係止凹部４１０に係止されるように構成されている。なお、本実施例においては、スリット１１１及び係止凸部１１２は周方向に等間隔に合計４か所に設けられている。
図１及び図２を参照して、補強環１１０について、より詳細に説明する。補強環１１０の筒状部１１０Ａには、周方向に直線状に伸びるスリット１１１と、スリット１１１を介して内向きフランジ部１１０Ｂとは反対側に設けられる係止凸部１１２とが設けられている。この係止凸部１１２は、バルブステムガイド４００に形成された係止凹部４１０に係止されるように構成されている。なお、本実施例においては、スリット１１１及び係止凸部１１２は周方向に等間隔に合計４か所に設けられている。
そして、係止凸部１１２は、スリット１１１を介して内向きフランジ部１１０Ｂとは反対側からスリット１１１に至る位置まで徐々に径方向内側に向かって凹む湾曲部により構成されている（図１中の係止凸部１１２の断面図参照）。また、この係止凸部１１２は軸線方向に見た場合には、円弧状に湾曲している（図２参照）。
補強環１１０が金属により構成される場合において、係止凸部１１２の形成方法について説明する。まず、補強環１１０の筒状部１１０Ａに対して、周方向に直線状に伸びるスリット１１１を切削加工により形成する。そして、スリット１１１を介して内向きフランジ部１１０Ｂとは反対側を径方向内側に凹ませる折り曲げ加工を施す。これにより、係止凸部１１２を形成することができる。
バルブステムシール１００をバルブステムガイド４００に取り付ける場合には、補強環１１０の筒状部１１０Ａを、内向きフランジ部１１０Ｂとは反対側からバルブステムガイド４００に対して嵌合させる。ここで、係止凸部１１２は、上記の通り、スリット１１１を介して内向きフランジ部１１０Ｂとは反対側からスリット１１１に至る位置まで徐々に径方向内側に向かって凹む湾曲部により構成されている。従って、筒状部１１０Ａをバルブステムガイド４００に対して嵌合させる過程においては、係止凸部１１２は、スリット１１１側の端部が徐々に径方向外側に撓んでいき、当該端部がバルブステムガイド４００の外周面を摺動していく。そして、当該端部が係止凹部４１０の側面４１１を通過すると同時に、自己の弾性復元力によって元の形状に戻る。つまり、係止凸部１１２のスリット１１１側の端部が径方向内側に向かって凹んで、係止凹部４１０内に進入した状態となる。これにより、密閉空間Ｋ内の圧力が高くなり、補強環１１０に対してバルブステムガイド４００から外れる方向に力が作用しても、係止凸部１１２のスリット１１１側の端部が係止凹部４１０の側面４１１に突き当たることで、補強環１１０がバルブステムガイド４００から外れてしまうことを防止できる。なお、密閉空間Ｋは、バルブステム３００とバルブステムガイド４００の先端とシール本体１２０とにより形成される。
＜本実施例に係るバルブステムシールの優れた点＞
以上説明したように、本実施例に係るバルブステムシール１００によれば、補強環１１０に設けられた係止凸部１１２は、内向きフランジ部１１０Ｂとは反対側から、周方向に直線状に伸びるスリット１１１に至る位置まで徐々に径方向内側に向かって凹む湾曲部により構成されている。従って、係止凸部１１２の強度を、逆Ｕ字形状のスリットの内側の部分が径方向内側に折り曲げられることで形成される係止凸部に比べて高くすることができる。これにより、密閉空間Ｋ内の圧力が高くなって、係止凸部１１２の先端が係止凹部４１０の側面１１２に強く押された場合でも、係止凸部１１２が破損してしまうことを抑制することができる。従って、シール本体１２０がバルブステムガイド４００の先端から離れてしまい、シール性が損なわれてしまうことを抑制することができる。
以上説明したように、本実施例に係るバルブステムシール１００によれば、補強環１１０に設けられた係止凸部１１２は、内向きフランジ部１１０Ｂとは反対側から、周方向に直線状に伸びるスリット１１１に至る位置まで徐々に径方向内側に向かって凹む湾曲部により構成されている。従って、係止凸部１１２の強度を、逆Ｕ字形状のスリットの内側の部分が径方向内側に折り曲げられることで形成される係止凸部に比べて高くすることができる。これにより、密閉空間Ｋ内の圧力が高くなって、係止凸部１１２の先端が係止凹部４１０の側面１１２に強く押された場合でも、係止凸部１１２が破損してしまうことを抑制することができる。従って、シール本体１２０がバルブステムガイド４００の先端から離れてしまい、シール性が損なわれてしまうことを抑制することができる。
また、バルブステムガイド４００に対して筒状部１１０Ａを嵌合させる際には、係止凸部１１２はスリット１１１側の端部が径方向外側に撓むように変形可能なため、補強環１１０の装着作業性が損なわれることもない。
以上のように、本実施例に係るバルブステムシール１００によれば、補強環１１０のバルブステムガイド４００への装着作業性に優れ、かつ補強環１１０をバルブステムガイド４００に対して安定的に固定することができる。
また、補強環１１０が金属により構成される場合に、上述したような製法を用いることで、係止凸部１１２を容易に形成させることができる。なお、本実施例においては、スリット１１１は周方向に直線状に伸びる形状であるので、逆Ｕ字形状のスリットを形成する場合に比べてスリットを容易に形成することができる。また、一つの係止凸部１１２に対して一つのスリットを形成すればよいので、加工工数も少なくて済む。なお、補強環１１０が樹脂材により構成される場合には、金型成形によって補強環１１０を製作することができる。また、この場合、金型成形によって得られた成形品に対して、切削加工によりスリット１１１を設けた後に、スリット１１１を介して内向きフランジ部１１０Ｂとは反対側を、加熱しながら径方向内側に向けて押圧により変形させることで係止凸部１１２を設けることができる。
１００ バルブステムシール
１１０ 補強環
１１０Ａ 筒状部
１１０Ｂ 内向きフランジ部
１１１ スリット
１１２ 係止凸部
１２０ シール本体
１２１ 第１シールリップ
１２２ 第２シールリップ
１３０ ガータスプリング
２００ シリンダヘッド
３００ バルブステム
４００ バルブステムガイド
４１０ 係止凹部
４１１ 側面
５００ スプリング
Ｋ 密閉空間
１１０ 補強環
１１０Ａ 筒状部
１１０Ｂ 内向きフランジ部
１１１ スリット
１１２ 係止凸部
１２０ シール本体
１２１ 第１シールリップ
１２２ 第２シールリップ
１３０ ガータスプリング
２００ シリンダヘッド
３００ バルブステム
４００ バルブステムガイド
４１０ 係止凹部
４１１ 側面
５００ スプリング
Ｋ 密閉空間
Claims (2)
- バルブステムと、該バルブステムの軸方向の運動をガイドするバルブステムガイドとの間をシール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に取り付けられる筒状部と、該筒状部の先端から径方向内側に向かって伸びる内向きフランジ部とを有する補強環と、
前記内向きフランジ部の先端に取り付けられ、かつ前記バルブステムの外周面に摺動自在に密着する弾性体製のシール本体と、
を備え、
前記補強環は、前記内向きフランジ部とは反対側から前記バルブステムガイドに対して前記筒状部を嵌合させることにより該バルブステムガイドに装着されると共に、
前記筒状部には、周方向に直線状に伸びるスリットと、該スリットを介して前記内向きフランジ部とは反対側に設けられ、前記バルブステムガイドに形成された係止凹部に係止される係止凸部とが設けられており、
前記係止凸部は、前記スリットを介して前記内向きフランジ部とは反対側から前記スリットに至る位置まで徐々に径方向内側に向かって凹む湾曲部により構成されていることを特徴とするバルブステムシール。 - 前記補強環は金属により構成されており、
前記係止凸部は、前記補強環の筒状部に前記スリットを形成しておき、該スリットを介して前記内向きフランジ部とは反対側を径方向内側に凹ませる折り曲げ加工が施されることにより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。
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|---|---|---|---|
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