JP6575606B2 - バルブステムシール - Google Patents

Description

本発明は、バルブステムを案内するバルブステムガイドに固定され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おいては、バルブステムガイドに設けられた挿通孔と、この挿通孔に挿通されるバルブステムとの間の環状隙間を封止するバルブステムシールが設けられている。図３を参照して、従来例に係るバルブステムシールについて説明する。図３は従来例に係るバルブステムシールの模式的断面図である。

バルブステム（不図示）は、バルブステムガイド（不図示）に設けられた挿通孔に挿通され、この挿通孔の内周面により案内されるように構成される。そして、バルブステムガイドに設けられた挿通孔とバルブステムとの間の環状隙間に油膜を形成させる程度に適度な量の潤滑油を供給しつつ、潤滑油室内の潤滑油をシールするために、バルブステムシール５００が設けられている。

この従来例に係るバルブステムシール５００は、補強環５１０と、補強環５１０に一体的に設けられるゴム状弾性体５２０とを備えている。そして、ゴム状弾性体５２０は、バルブステムに摺動自在なシール部５２０Ａと、補強環５１０における円筒状の胴体部の内周面側に設けられ、かつバルブステムガイドに嵌合固定される嵌合部５２０Ｂとを備えている。

この従来例においては、バルブステムシール５００のバルブステムガイドに対する嵌合時の作業性を高めつつ、シール性を高めるために、嵌合部５２０Ｂの内周面には複数の環状のシール突起５２１が設けられている。これらのシール突起５２１は、径方向内側の先端からシール部５２０Ａ側に向かって拡径する第１傾斜面５２１ａと、径方向内側の先端からシール部５２０Ａ側とは反対側に向かって拡径する第２傾斜面５２１ｂとを備えている（図３中のシール突起５２１の拡大図参照）。そして、これら第１傾斜面５２１ａと第２傾斜面５２１ｂの傾斜は等しくなるように設計されている。以上のように構成される複数のシール突起５２１によって、潤滑油室側から吸気ポート又は排気ポート側へのオイル（潤滑油）の浸入を抑制し、かつ吸気ポート又は排気ポート側から潤滑油室側へのガス漏れを抑制することが可能となる。

しかしながら、近年、ターボエンジンが採用されたり、エンジンにＥＧＲ機構が設けられたりすることにより、吸排気圧力（ポート圧力）が高まってきている。これにより、従来例に係るバルブステムシール５００では、吸気ポート又は排気ポート側から潤滑油室側へのガス漏れを十分防ぐことができなくなってきている。

特開２００４−１７６８８１号公報

本発明の目的は、バルブステムガイドに対する嵌合時の作業性を高めつつ、シール性のより一層の向上を図った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、
筒状の胴体部を有する補強環と、
該補強環に一体的に設けられるゴム状弾性体と、
を備え、
バルブステムを案内するバルブステムガイドに固定されると共に、シリンダーヘッドよりも潤滑油室側に備えられるバルブステムシールであって、
前記ゴム状弾性体は、
前記バルブステムに摺動自在なシール部と、
前記胴体部の内周面側に設けられ、かつ前記バルブステムガイドに嵌合固定される嵌合部と、
を備え、
前記嵌合部の内周面には、径方向内側の先端から前記シール部側に向かって拡径する第１傾斜面と、径方向内側の先端から前記シール部側とは反対側に向かって拡径する第２傾斜面とを備える複数の環状のシール突起が設けられると共に、
これら複数のシール突起のうち最も前記シール部に近い第１シール突起は、第２傾斜面のほうが第１傾斜面よりも傾斜が緩やかに構成されており、最も前記シール部から離れている第２シール突起は、第１傾斜面のほうが第２傾斜面よりも傾斜が緩やかに構成されていることを特徴とする。

また、本発明の他のバルブステムシールは、
筒状の胴体部を有する補強環と、
該補強環に一体的に設けられるゴム状弾性体と、
を備え、
バルブステムを案内するバルブステムガイドに固定されるバルブステムシールであって、
前記ゴム状弾性体は、
前記バルブステムに摺動自在なシール部と、
前記胴体部の内周面側に設けられ、かつ前記バルブステムガイドに嵌合固定される嵌合部と、
を備え、
前記嵌合部の内周面には、径方向内側の先端から前記シール部側に向かって拡径する第１傾斜面と、径方向内側の先端から前記シール部側とは反対側に向かって拡径する第２傾斜面とを備える複数の環状のシール突起が設けられると共に、
これら複数のシール突起のうち前記シール部側に配置されている少なくとも一つの第１シール突起は、いずれも第２傾斜面のほうが第１傾斜面よりも傾斜が緩やかに構成されており、前記複数のシール突起のうち第１シール突起が配置されている領域を介して前記シール部側とは反対側に配置されている少なくとも一つ第２シール突起は、いずれも第１傾斜面のほうが第２傾斜面よりも傾斜が緩やかに構成されていることを特徴とする。

本発明においては、第１シール突起は、第２傾斜面のほうが第１傾斜面よりも傾斜が緩やかに構成されている。従って、第１シール突起の場合、バルブステムガイドに対する面圧については、ピーク面圧がシール部側に偏ることになる。以上のように構成される第１シール突起によって、シール部側からシール部とは反対側へのガス漏れを効果的に抑制することが可能となる。

また、第２シール突起は、第１傾斜面のほうが第２傾斜面よりも傾斜が緩やかに構成されている。従って、第２シール突起の場合、バルブステムガイドに対する面圧については、ピーク面圧がシール部側とは反対側に偏ることになる。以上のように構成される第２シール突起によって、シール部とは反対側からシール部側へのオイル（潤滑油）の浸入を効果的に抑制することが可能となる。

以上より、本発明においては、シール部側に配置される第１シール突起によって、ガス漏れを効果的に抑制することができ、かつシール部側とは反対側に配置される第２シール突起によって、オイルの浸入を効果的に抑制することができる。また、嵌合部の内周面に複数のシール突起が設けられているため、バルブステムシールのバルブステムガイドに対する嵌合時の作業性を高めることが可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、バルブステムシールのバルブステムガイドに対する嵌合時の作業性を高めつつ、シール性のより一層の向上を図ることができる。

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模式的断面図である。 図２は本発明の実施例に係るバルブステムシールの模式的断面図である。 図３は従来例に係るバルブステムシールの模式的断面図である。

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模式的断面図である。なお、図１においては、バルブステムシールがバルブステムガイドに固定されている状態を示している。また、図中のバルブステムシール等については、バルブステムシールの中心軸線を含む面で切断した断面の一部を示している。図２は本発明の実施例に係るバルブステムシールの模式的断面図である。なお、バルブステムシールは回転対称形状であり、図２においては、バルブステムシールの中心軸線を含む面で切断した断面のうち、半分のみを示している。また、図２には、シール突起の拡大図も示している。

＜密封構造の全体構成＞
特に、図１を参照して、本実施例に係るバルブステムシールを備える密封構造全体の構成について説明する。エンジンのシリンダーヘッド４００には、バルブステムガイド３００が取り付けられている。そして、このバルブステムガイド３００に設けられた挿通孔３１０に挿通され、この挿通孔３１０の内周面により案内されるようにバルブステム２００が設けられている。図中（Ｏ）は潤滑油室側であり、（Ｐ）はポート（吸気用のポートまたは排気用のポート）側である。そして、バルブステムガイド３００に設けられた挿通孔３１０とバルブステム２００との間の環状隙間に油膜を形成させる程度に適度な量の潤滑油を供給しつつ、潤滑油室内の潤滑油をシールするために、バルブステムシール１００が設けられている。

＜バルブステムシール＞
本実施例に係るバルブステムシール１００について詳細に説明する。バルブステムシール１００は、補強環１０と、補強環１０に一体的に設けられるゴム状弾性体２０とを備えている。一体成形により、補強環１０とゴム状弾性体２０を一体にすることが可能である。例えば、この補強環１０をインサート部品としてゴム状弾性体２０をインサート成形することにより、補強環１０に対して一体的にゴム状弾性体２０を設けることができる。補強環１０は金属などにより構成される。この補強環１０は、筒状（より具体的には円筒状）の胴体部１１と、胴体部１１の一端側に設けられる内向きフランジ部１２と、胴体部１１の他端側に設けられる外向きフランジ部１３とから構成される。

ゴム状弾性体２０は、バルブステム２００に摺動自在なシール部２０Ａと、胴体部１１の内周面側に設けられ、かつバルブステムガイド３００に嵌合固定される嵌合部２０Ｂとを備えている。

シール部２０Ａは、補強環１０における内向きフランジ部１２の先端付近に設けられている。このシール部２０Ａは、潤滑油室側（Ｏ）に設けられるメインリップ２１と、ポート側（Ｐ）に設けられる背圧リップ２２と、メインリップ２１の根元付近に設けられる補助リップ２３とを備えている。メインリップ２１の外周面側には環状凹部２４が設けられている。この環状凹部２４に、メインリップ２１をバルブステム２００に対して押し付けるガータスプリング１５０が取り付けられる（図１参照）。嵌合部２０Ｂの内周面には、複数の環状のシール突起（本実施例においては、一つの第１シール突起２５と二つの第２シール突起２６）が設けられている。

以上のように構成されるバルブステムシール１００は、嵌合部２０Ｂが補強環１０の外向きフランジ部１３側からバルブステムガイド３００に嵌合されることにより、バルブステムガイド３００に固定される。また、補強環１０の外向きフランジ部１３は、シリンダーヘッド４００の上面４１０に密着した状態となる。本実施例においては、バルブスプリング１６０によって、外向きフランジ部１３がシリンダーヘッド４００の上面４１０に押し付けられるように構成されている。これにより、吸排気圧力（ポート圧力）によって、バルブステムシール１００がバルブステムガイド３００から外れてしまうことが抑制される。

以上のように構成されるバルブステムシール１００においては、シール部２０Ａにおけるメインリップ２１によって、潤滑油室側（Ｏ）からポート側（Ｐ）へのオイル（潤滑油）の浸入が抑制される。また、シール部２０Ａにおける背圧リップ２２によって、ポート側（Ｐ）から潤滑油室側（Ｏ）へのガス漏れが抑制される。また、嵌合部２０Ｂの内周面に設けられた複数の環状のシール突起（第１シール突起２５及び第２シール突起２６）によって、バルブステムシール１００における嵌合部２０Ｂとバルブステムガイド３００との間の環状隙間からのオイルの浸入及びガス漏れを抑制することができる。すなわち、シリンダーヘッド４００の上面４１０と補強環１０の外向きフランジ部１３との間から入り込んだオイル（図１中の矢印Ａ参照）の浸入を、上記複数のシール突起により抑制することが可能となる。また、バルブステム２００とバルブステムガイド３００との間から排出されるガス（図１中の矢印Ｂ参照）の漏れを、上記複数のシール突起により抑制することが可能となる。

＜シール突起＞
本実施例に係るシール突起について、より詳細に説明する。本実施例に係るシール突起は、第１シール突起２５と第２シール突起２６とから構成される。第１シール突起２５は、シール部２０Ａ側に配置され、第２シール突起２６は、第１シール突起２５が配置されている領域を介してシール部２０Ａ側とは反対側に配置される。従って、複数のシール突起のうち最もシール部２０Ａに近いシール突起は第１シール突起２５であり、複数のシール突起のうち、最もシール部２０Ａから離れているシール突起が第２シール突起２６であることは言うまでもない。なお、本実施例においては、シール部２０Ａ側に配置される第１シール突起２５は一つのみ設けられ、シール部２０Ａ側とは反対側に設けられる第２シール突起２６は二つ設けられている。二つの第２シール突起２６の形状及び寸法は同一となるように設計されている。また、二つの第２シール突起２６同士の間隔に比べて、第１シール突起２５が配置されている領域と、第２シール突起２６が配置されている領域との間隔の方が十分に広くなるように構成されている。

これらのシール突起（第１シール突起２５及び第２シール突起２６）は、径方向内側の先端からシール部２０Ａ側に向かって拡径する第１傾斜面２５ａ，２６ａと、径方向内側の先端からシール部２０Ａ側とは反対側に向かって拡径する第２傾斜面２５ｂ，２６ｂとを備えている。

そして、第１シール突起２５は、第２傾斜面２５ｂのほうが第１傾斜面２５ａよりも傾斜が緩やかに構成されている。これに対して、２つの第２シール突起２６は、いずれも第１傾斜面２６ａのほうが第２傾斜面２６ｂよりも傾斜が緩やかに構成されている。

＜本実施例に係るバルブステムシールの優れた点＞
本実施例に係るバルブステムシール１００によれば、第１シール突起２５は、第２傾斜面２５ｂのほうが第１傾斜面２５ａよりも傾斜が緩やかに構成されている。従って、第１シール突起２５の場合、バルブステムガイド３００に対する面圧については、ピーク面圧がシール部２０Ａ側に偏ることになる。以上のように構成される第１シール突起２５によって、シール部２０Ａ側からシール部２０Ａとは反対側へのガス漏れを効果的に抑制することが可能となる。

また、第２シール突起２６は、第１傾斜面２６ａのほうが第２傾斜面２６ｂよりも傾斜が緩やかに構成されている。従って、第２シール突起２６の場合、バルブステムガイド３００に対する面圧については、ピーク面圧がシール部２０Ａ側とは反対側に偏ることになる。以上のように構成される第２シール突起２６によって、シール部２０Ａとは反対側からシール部２０Ａ側へのオイル（潤滑油）の浸入を効果的に抑制することが可能となる。

以上のように、本実施例に係るバルブステムシール１００においては、シール部２０Ａ側に配置される第１シール突起２５によって、ガス漏れを効果的に抑制することができ、かつシール部２０Ａ側とは反対側に配置される第２シール突起２６によって、オイルの浸入を効果的に抑制することができる。また、嵌合部２０Ｂの内周面に複数のシール突起（第１シール突起２５及び第２シール突起２６）が設けられているため、バルブステムシール１００のバルブステムガイド３００に対する嵌合時の作業性を高めることが可能となる。

（その他）
上記実施例に係るバルブステムシール１００においては、第２傾斜面２５ｂのほうが第１傾斜面２５ａよりも傾斜が緩やかに構成されている第１シール突起２５は一つのみ設けられ、第１傾斜面２６ａのほうが第２傾斜面２６ｂよりも傾斜が緩やかに構成されている第２シール突起２６は二つ設けられている場合の構成を示した。しかしながら、本発明に係るバルブステムシールにおいては、上記のように構成される第１シール突起の個数と、第２シール突起の個数は限定されることはなく、それぞれ少なくとも一つ設けられれば良い。従って、例えば、シール部２０Ａ側に第１シール突起２５を２つ設け、これら２つの第１シール突起２５が配置されている領域を介してシール部２０Ａ側とは反対側に第２シール突起２６を一つのみ設けることもできる。また、シール部２０Ａ側に第１シール突起２５を２つ設け、これら２つの第１シール突起２５が配置されている領域を介してシール部２０Ａ側とは反対側に２つの第２シール突起２６を設けることもできる。

１０ 補強環
１１ 胴体部
１２ 内向きフランジ部
１３ 外向きフランジ部
２０ ゴム状弾性体
２０Ａ シール部
２０Ｂ 嵌合部
２１ メインリップ
２２ 背圧リップ
２３ 補助リップ
２４ 環状凹部
２５ 第１シール突起
２６ 第２シール突起
２５ａ，２６ａ 第１傾斜面
２５ｂ，２６ｂ 第２傾斜面
１００ バルブステムシール
１５０ ガータスプリング
１６０ バルブスプリング
２００ バルブステム
３００ バルブステムガイド
３１０ 挿通孔
４００ シリンダーヘッド
４１０ 上面

Claims (2)

1. 筒状の胴体部を有する補強環と、
   該補強環に一体的に設けられるゴム状弾性体と、
   を備え、
   バルブステムを案内するバルブステムガイドに固定されると共に、シリンダーヘッドよりも潤滑油室側に備えられるバルブステムシールであって、
   前記ゴム状弾性体は、
   前記バルブステムに摺動自在なシール部と、
   前記胴体部の内周面側に設けられ、かつ前記バルブステムガイドに嵌合固定される嵌合部と、
   を備え、
   前記嵌合部の内周面には、径方向内側の先端から前記シール部側に向かって拡径する第１傾斜面と、径方向内側の先端から前記シール部側とは反対側に向かって拡径する第２傾斜面とを備える複数の環状のシール突起が設けられると共に、
   これら複数のシール突起のうち最も前記シール部に近い第１シール突起は、第２傾斜面のほうが第１傾斜面よりも傾斜が緩やかに構成されており、最も前記シール部から離れている第２シール突起は、第１傾斜面のほうが第２傾斜面よりも傾斜が緩やかに構成されていることを特徴とするバルブステムシール。
2. 筒状の胴体部を有する補強環と、
   該補強環に一体的に設けられるゴム状弾性体と、
   を備え、
   バルブステムを案内するバルブステムガイドに固定されるバルブステムシールであって、
   前記ゴム状弾性体は、
   前記バルブステムに摺動自在なシール部と、
   前記胴体部の内周面側に設けられ、かつ前記バルブステムガイドに嵌合固定される嵌合部と、
   を備え、
   前記嵌合部の内周面には、径方向内側の先端から前記シール部側に向かって拡径する第
   １傾斜面と、径方向内側の先端から前記シール部側とは反対側に向かって拡径する第２傾斜面とを備える複数の環状のシール突起が設けられると共に、
   これら複数のシール突起のうち前記シール部側に配置されている少なくとも一つの第１シール突起は、いずれも第２傾斜面のほうが第１傾斜面よりも傾斜が緩やかに構成されており、前記複数のシール突起のうち第１シール突起が配置されている領域を介して前記シール部側とは反対側に配置されている少なくとも一つ第２シール突起は、いずれも第１傾斜面のほうが第２傾斜面よりも傾斜が緩やかに構成されていることを特徴とするバルブステムシール。

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