JPH109400A - バルブステムシール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 好適な潤滑状態を維持し、潤滑液の浪費及び
排気ガスの悪化を防止するとともに、バルブガイドの摩
耗を防止して長寿命化に貢献し得るバルブステムシール
を提供することである。 【解決手段】 バルブガイド５の潤滑油室２側には第１
シール７，ポート３側には第２シール８が装着され、バ
ルブステム６，バルブガイド５，第１シール７及び第２
シール８の間にはグリース９が封入されている。第２シ
ール８はバルブガイド５のポート側端部５Ｂの内周に嵌
合する。第２シール８の装着方向先端部にはテーパー部
が形成され、装着方向後方に隣接する周方向溝にバルブ
ガイド５の内周に設けられ内径方向に突出するフランジ
と嵌合している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、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
に使用されるバルブステムシールに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の密封装置としては、例え
ば、図４に示すようなバルブステムシールが知られてい
る。

【０００３】図４において、１００はシリンダヘッドで
あり、シリンダヘッド１００には潤滑油室１０１とポー
ト１０２とが設けられ、潤滑油室１０１からポート側へ
貫通する孔１０３にはバルブガイド１０４が取り付けら
れている。

【０００４】バルブガイド１０４内にはバルブステム１
０５が往復動自在に挿入されている。図では省略してい
るが、バルブステム１０５のポート側にはポート１０２
を開閉するバルブが設けられ、潤滑油室１０１側にはこ
のバルブを閉弁方向に付勢するスプリング及びこのスプ
リングの付勢力をバルブステムに伝達するためのスプリ
ングリテーナが設けられている。

【０００５】バルブガイド１０４の潤滑油室側にはオイ
ルシール１０６が装着されている。このオイルシール１
０６は、金属環１０７とゴム状弾性体からなるシール本
体１０８とを有する。シール本体１０８には、バルブス
テム１０５の外周に摺接するシールリップ１０９が設け
られ、シールリップ１０９の外周側にはシールリップ１
０９をバルブステム１０５側に押圧するための環状のス
プリング１１０が装着されている。

【０００６】オイルシール１０６のシールリップ１０９
は、バルブステム１０５に対して所定の締め代を有し、
シールリップ１０９により潤滑油室１０１内の潤滑油を
バルブガイド１０４の内周面とバルブステム１０５との
隙間１１１に漏れ込む量を制御している。

【０００７】このようにして、オイルシール１０６は隙
間１１０に潤滑油を供給してバルブガイド１０４とバル
ブステム１０５との摩耗、焼き付きを防止する機能と、
潤滑油の供給量を制御する機能とを兼備している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例においては、隙間１１０を潤滑油が伝わってポート
１０２側へと流出してしまい、潤滑油を浪費し、また、
燃焼室内に混入した潤滑油の燃焼により排気ガスの悪化
を生じていた。一方、この浪費を防止するための潤滑油
を減らすとバルブガイド１０４のポート１０２側での摩
耗によるバルブステム１０５の偏心が発生して、潤滑油
の供給量の十分な制御ができないとともに、近年エンジ
ンの高出力化に伴い高まっている長寿命化の要求を満足
することができなかった。

【０００９】本発明は、上記従来技術の課題を解決する
ためになされたものであって、その目的とするところ
は、好適な潤滑状態を維持し、潤滑液の浪費及び排気ガ
スの悪化を防止するとともに、バルブガイドの摩耗を防
止して長寿命化に貢献し得るバルブステムシールを提供
することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、第１の発明は、第１潤滑剤を収容した潤滑剤室を
有するハウジングに案内筒が取り付けられており、一端
側が前記潤滑剤室に臨む前記案内筒と、前記案内筒内に
往復自在に収納されたバルブステムとの間を密封するバ
ルブステムシールにおいて、前記案内筒の一方の端部に
装着され前記バルブステムに密封接触する第１シールと
前記案内筒の他方の端部に装着され前記バルブステムに
密封接触する第２シールとを有し、該第１シールと該第
２シールとの間に第２潤滑剤を保持することを特徴とす
る。

【００１１】このようにすれば、第１シール及び第２シ
ールとその間に保持された第２潤滑剤とにより、第１潤
滑剤が、案内筒とバルブステムとの間を通って流出する
量が少なくなり、第１潤滑剤の浪費を防止することがで
きるとともに、第１潤滑剤の混入による排気ガスの悪化
も防止することができる。また、第１シールと第２シー
ルとの間に保持された第２潤滑剤により好適な潤滑状態
が維持されるので、案内筒の摩耗を防止して長寿命化を
図ることができる。

【００１２】第２の発明は、第１の発明において、前記
第１シール及び前記第２シールの少なくともいずれか一
方が前記案内筒の内周に嵌合する密封部材であることを
特徴とする。

【００１３】このように、案内筒の内周に嵌合するよう
にすれば、外周に嵌合する場合に比して、密封装置周辺
の省スペース化を図ることができる。

【００１４】第３の発明は、第２の発明において、前記
案内筒の内周に嵌合する密封部材の装着方向先端部に
は、先端に向けて縮径となるテーパー部が形成され、該
テーパー部の装着方向後方に隣接して周方向溝が形成さ
れ、該周方向溝と前記案内筒内周面に設けられた内径方
向に突出する径方向フランジとが嵌合することを特徴と
する。

【００１５】このようにすれば、装着時にはテーパー部
から圧入するので力を要せず、装着状態では周方向溝と
案内筒の径方向フランジとが嵌合するので容易に脱落す
るすることがなく、低圧入性と高抜き力を確保すること
ができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施形態に
基づいて説明する。

【００１７】（第１の実施形態）図１は、本実施形態に
係るバルブステムシール周辺の概略構成を示す図であ
る。

【００１８】図１において、１はハウジングとしてのエ
ンジンのシリンダヘッドであり、シリンダヘッド１に
は、潤滑剤室としての潤滑油室２とポート３とが設けら
れ、潤滑油室２からポート側へ貫通する孔４には案内筒
としてのバルブガイド５が取り付けられている。本実施
形態では、第１潤滑剤として潤滑油を用いている。

【００１９】バルブガイド５内にはバルブステム６が往
復動自在に挿入されている。図では省略しているが、バ
ルブステム６のポート側にはポート３を開閉するバルブ
が設けられ、潤滑油室２側にはこのバルブを閉弁方向に
付勢するスプリング及び付勢力をバルブステムに伝達す
るためのスプリングリテーナが設けられている。

【００２０】バルブガイド５の潤滑油室２側には第１シ
ール７，ポート３側には第２シール８が装着され、バル
ブステム６，バルブガイド５，第１シール７及び第２シ
ール８の間には第２潤滑剤としてのグリース９が封入さ
れている。バルブステムシールは、第１シール７，第２
シール８及びグリース９から構成される。

【００２１】第１シール７は、補強環１１とゴム状弾性
体からなるシール部１２とを有する。金属環１１は、軸
方向の筒部１１ａと内径側に延びるフランジ１１ｂとか
らなる。シール部１２は、フランジ１１ｂの内周側端部
から潤滑油室２側内径方向に延びるシールリップ１２ａ
を有し、リップ先端がバルブステム１の外周面に摺接接
している。ゴム状弾性体は、シールリップ１２ａの端部
から一体に、補強環１１の内側を、筒部１１ａのポート
側端部近傍まで被覆しており、筒部１１ａの内側部分に
は内径側に突出する周方向の環状突起１２ｂが設けられ
ている。第１シール７をバルブガイド５の潤滑油室側の
端部５Ａに装着すると、環状突起１２ｂはバルブガイド
外周面に設けられた環状の凹部５ａに嵌合するようにな
っている。

【００２２】図２に示すように、第２シール８は、バル
ブガイド５のポート側端部５Ｂの内周側に設けられた段
付きの凹部５１に嵌着され、樹脂性の補強環１３とゴム
状弾性体からなるシール部１４とを有する。

【００２３】シール部１４は、概略、軸方向に隣接する
大径部１４１と小径部１４２とからなる。

【００２４】大径部１４１の端部に補強環１３が設けら
れており、この補強環１３は、シール部の大径部１４１
の端部外周を覆う筒部１３１とポート側端面に沿って内
向きに延びるフランジ１３２とからなる。補強環１３は
外周においてバルブガイド５の内周に嵌合しているが、
筒部１３１の一部及びフランジ１３２はバルブガイド５
のポート側端面から露出している。補強環１３のバルブ
ガイド５のポート側端面から露出した部分は、第２シー
ル８をバルブガイド５に着脱する際につかみ部となる。
シリンダヘッド１のポート２側は高圧・高温となる場合
があるので補強環の材質としては金属が好適である。ま
た、第２シール８が振動等により脱落することを防止す
るため、補強環１３の筒部１３１をバルブガイド５内周
に嵌合させることにより嵌合力を強めている。

【００２５】小径部１４２の装着方向先端部は先端に向
けて縮径となるテーパー部１４２ａが形成されている。
このテーパー部１４２ａの装着方向後方、即ちポート側
に隣接して周方向溝１４２ｂが設けられ、テーパー部１
４２ａと周方向溝１４２ｂとの境界部分にエッジ１４２
ｃが形成されている。

【００２６】シール部１４の内周部分には、小径部１４
２から軸方向ポート３側に向けてシールリップ１４３が
突設され、内周側に設けられたシールリップ先端部１４
３ａ，１４３ｂにおいてバルブステム６外周面に摺接し
ている。シールリップ１４３の外径側には、シールリッ
プ１４３をバルブステム６側に押圧するための環状のス
プリング１５が装着されている。シールリップ１４３の
外径側の大径部内周側には凹部１４１ａが設けられ、シ
ールリップ１４３の背面側に、シールリップ１４３の作
動空間を確保している。

【００２７】補強環１３のフランジ１３２は、内径側に
シールリップ１４３のポート側端部近傍まで延びてお
り、シール部１４はフランジ１３２の内面に沿ってフラ
ンジ内径側端部まで設けられている。このフランジ内径
側端部からは、軸方向ポート側に延びてバルブステム６
外周面に摺接する背圧防止リップ１４４がシール部１４
と一体に設けられている。背圧防止リップ１４４を設け
ることによりポート側が高圧となった場合でもシールリ
ップ１４３の変形を防止し、グリース９を長時間保持す
ることができる。また、補強環１３のフランジ１３２を
シールリップ１４３のポート側端部近傍にまで延ばすこ
とにより、シールリップ１４３を組み付け、運搬等の際
の損傷から保護することができる。

【００２８】バルブガイド５のポート側の端部５Ｂ内周
の凹部５１は、第２シール７の形状と対応して大径部５
１１と小径部５１２とからなる。バルブガイド凹部の大
径部５１１の内周には、第２シール８の大径部１４１外
周が嵌合している。バルブガイド凹部の小径部５１２の
潤滑油室２側には、潤滑油室２側に向かって縮径となる
テーパー部５１２ａが形成され、テーパー部５１２ａの
ポート側に隣接して内径側に突出するフランジ５１２ｂ
が周方向に設けられ、それぞれ第２シール８のテーパー
部１４２ａ，周方向溝１４２ｂと嵌合する。

【００２９】このように、第２シール８及びバルブガイ
ドのポート側端部５Ｂを形成することにより、第２シー
ル８をバルブガイドの凹部５１に圧入する際には、第２
シールのテーパー部１４２の拡径部分がバルブガイド凹
部５１のフランジ５１２ｂに接触するが、フランジ５１
２ｂに押圧されてテーパー部１４２が内径側に弾性変形
するので、力を要せず容易に圧入することができる。ま
た、第２シール８のテーパー部１４２のポート側縁部に
はエッジ１４２ｃが形成されており、第２シール８を装
着した状態ではエッジ１４２ｃとフランジ５１２ｂが係
合するため、バルブステム６の摺動やエンジンの振動等
の外乱等によって容易にはずれることがない。すなわ
ち、第２シール８の低圧入性と高抜き力を確保すること
ができる。本実施形態に係るバルブステムシール１０
は、上述したように、第１シール７と第２シール８との
間に保持されたグリース９により、バルブステム６とバ
ルブガイド５との好適な潤滑状態を維持している。これ
により、バルブガイド５の摩耗を防止することができ、
長寿命化を図ることができる。また、第１シール７と第
２シール８との間に保持されたグリース９により、潤滑
油室２の潤滑油が第１シール７のシール部分から入り込
んでも第２シール８のシール部分を通過してポート側に
流出することがない。従って、潤滑油の消費量を低減す
ることができるとともに、バルブデポジットの生成を抑
制し、潤滑油の燃焼室内での燃焼による排気ガスの悪化
を防止することもできる。

【００３０】第１シール及び第２シールの構成は、上記
のものに限られず、第１シール及び第２シール間に潤滑
剤を保持できればよい。また、第１シール及び第２シー
ルの間に保持される潤滑剤もグリースに限られるもので
はない。

【００３１】（第２の実施形態）図３は、第２の実施形
態に係るバルブステムシールの第１シール周辺の概略構
成を示す。

【００３２】第１の実施形態において、バルブガイドの
内周に嵌合する密封部材をバルブガイドのポート側に装
着したバルブステムシールについて説明したが、本実施
形態では、かかる内周嵌合タイプの密封部材を潤滑油室
側に装着したバルブステムシールについて説明する。

【００３３】第１シール以外の構成については、第１の
実施形態と同様であるため同様の符号を付して説明を省
略する。

【００３４】第１シール７０は、バルブガイド５の潤滑
油室側端部５Ａの内周に設けられた凹部１５１に嵌合し
ている。凹部１５１の形状はバルブガイド５のポート側
端部５Ｂの凹部５１と同様である。

【００３５】第１シール７０の構成において、補強環１
１３の筒部１１３ａが凹部１５１の大径部１５１１の内
周に嵌合していない。これは、ポート側に装着される上
述の第２シール８と異なり、バルブステム６の摺動やエ
ンジンの振動等の外乱等に脱落防止を図る必要性が低い
ことによるが、凹部１５１の大径部１５１１の内周に補
強環１１３の筒部１１３ａを嵌合させるようにしてもよ
いことは当然である。より厳しい高温・高圧状態下で使
用される第２シールと異なり、第１シール７０の補強環
１１３は樹脂で成形してもよい。補強環１１３を樹脂製
とすれば製造コストの低減を図ることができる。

【００３６】補強環１１３が着脱時のつかみ部として機
能する点、補強環１１３のフランジ１１３ｂをシールリ
ップ１４３の軸方向端部近傍にまで設けることによりシ
ールリップ１４３の損傷防止機能を有する点については
第１実施形態の第２シール８の場合と同様である。

【００３７】バルブガイドの潤滑油室側端部５Ａに形成
された凹部１５１の小径部１１５２及び第１シール７０
の小径部１１４２の構成により、低圧入性と高抜き力を
確保することができる点も第１の実施形態の場合と同様
である。

【００３８】本実施形態のように内周に嵌合するシール
部材をバルブガイド５の潤滑油室に装着すれば、バルブ
ステムシールが従来より下側に設けられるためバルブス
テム上側にスペースを確保することができ、エンジン設
計の自由度が大きくなるとともに動弁系の省スペース化
を図ることもできる。

【００３９】また、本実施形態では、補強環１１３のフ
ランジ１１３ｂの内径側端部に背圧防止リップが設けら
れていない。これは、潤滑油室側では、ポート側のよう
な高圧下でのシールリップの変形を考慮する必要性が低
いためであるが、第１実施形態の第１シール７のシール
リップ１２ａのように潤滑油室側内径方向に延びるシー
ルリップを補強環１１３の内径側端部に設けて潤滑油の
第１シール内への流入をより有効に防止するようにして
もよい。

【００４０】本実施形態では、バルブガイドの内周に嵌
合する密封部材を第１シールに使用し、ポート側に装着
した第２シールとの間にグリースを保持するバルブステ
ムシールについて説明したが、本実施形態に係る内周嵌
合タイプの密封部材は、図４で説明した従来技術のよう
に、潤滑油室側でのみシールするバルブステムシールと
しても使用することができる。このようにすれば、従来
のバルブステムシールと同様のシール機能を維持しなが
ら、低圧入性と高抜き力を確保するとともに、バルブス
テム上側にスペースを確保することができ、エンジン設
計の自由度が大きくなるとともに動弁系の省スペース化
を図ることもできる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、第１の発明によれ
ば、第１シール及び第２シールとその間に保持された第
２潤滑剤とにより、第１潤滑剤が、案内筒とバルブステ
ムとの間を通って流出する量が少なくなり、第１潤滑剤
の浪費を防止することができるとともに、第１潤滑剤の
混入による排気ガスの悪化も防止することができる。ま
た、第１シールと第２シールとの間に保持された第２潤
滑剤により好適な潤滑状態が維持されるので、案内筒の
摩耗を防止して長寿命化を図ることができる。

【００４２】第２の発明によれば、第１シール及び第２
シールの少なくともいずれか一方を案内筒の内周に嵌合
する密封部材としたため、外周に嵌合する場合に比し
て、内周に嵌合する密封部材周辺の省スペース化を図る
ことができる。

【００４３】第３の発明によれば、案内筒の内周に嵌合
する密封部材の装着方向先端部には、先端に向けて縮径
となるテーパー部が形成され、該テーパー部の装着方向
後方に隣接して周方向溝が形成され、該周方向溝と案内
筒内周面に設けられた内径方向に突出する径方向フラン
ジとが嵌合するため、装着時にはテーパー部から圧入す
るので力を要せず容易に圧入することができ、装着状態
では周方向溝と案内筒の径方向フランジとが嵌合するの
で容易に脱落するすることがなく、低圧入性と高抜き力
を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の第１の実施形態に係るバルブス
テムシールの概略構成を示す断面図である。

【図２】図２は本発明の第１の実施形態に係るバルブス
テムシールのポート側の概略構成を示す図である。

【図３】図３は本発明の第２の実施形態に係るバルブス
テムシールの潤滑油室側の概略構成を示す図である。

【図４】図４はバルブステムシールの従来例を示す図で
ある。

【符号の説明】

１ シリンダヘッド ２ 潤滑油室 ３ ポート ５ バルブガイド ５１２ 小径部 ５１２ａ テーパー部 ５１２ｂ フランジ ６ バルブステム ７ 第１シール ８ 第２シール １４ シール部 １４２ａ テーパー部 １４２ｂ 周方向溝 ９ グリース

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１潤滑剤を収容した潤滑剤室を有する
   ハウジングに案内筒が取り付けられており、 一端側が前記潤滑剤室に臨む前記案内筒と、前記案内筒
   内に往復自在に収納されたバルブステムとの間を密封す
   るバルブステムシールにおいて、 前記案内筒の一方の端部に装着され前記バルブステムに
   密封接触する第１シールと前記案内筒の他方の端部に装
   着され前記バルブステムに密封接触する第２シールとを
   有し、該第１シールと該第２シールとの間に第２潤滑剤
   を保持することを特徴とするバルブステムシール。
2. 【請求項２】 前記第１シール及び前記第２シールの少
   なくともいずれか一方が前記案内筒の内周に嵌合する密
   封部材であることを特徴とする請求項１記載のバルブス
   テムシール。
3. 【請求項３】 前記案内筒の内周に嵌合する密封部材の
   装着方向先端部には、先端に向けて縮径となるテーパー
   部が形成され、該テーパー部の装着方向後方に隣接して
   周方向溝が形成され、該周方向溝と前記案内筒内周面に
   設けられた内径方向に突出する径方向フランジとが嵌合
   することを特徴とする請求項２記載のバルブステムシー
   ル。